礦大(北京)化工熱力學(xué)模擬試題

判斷題：（2*10=20）熵增原理的表達(dá)式為：（×）熵增原理的表達(dá)式應(yīng)該為：或者寫為：，（其中等號(hào)在可逆條件下成立）二階舍項(xiàng)維里方程可用于計(jì)算純物質(zhì)的逸度系數(shù)（√）二階舍項(xiàng)維里方程可以適用于壓力不高的氣體的pVT關(guān)系計(jì)算，由于逸度系數(shù)的計(jì)算需要使用相應(yīng)條件下的狀態(tài)方程，因此二階舍項(xiàng)維里方程可以用于壓力不高（小于1.5MPa）情況下的純物質(zhì)逸度系數(shù)的計(jì)算。RK方程中，常數(shù)的混合規(guī)則分別為（×）習(xí)慣上，用于RK方程中常數(shù)的混合規(guī)則分別為4．無論以Henry定律為基準(zhǔn)，還是以Lewis-Randall規(guī)則為基準(zhǔn)定義活度，活度和逸度的值不變。（×）以Henry定律為基準(zhǔn)和以Lewis-Randall規(guī)則為基準(zhǔn)定義的活度選用的逸度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)不同，因此相應(yīng)的活度和活度系數(shù)值會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，但是逸度值不變。5．烴類物系汽液平衡計(jì)算可以使用K值法。（√）烴類物系可以近似為理想混合物，因此其相平衡常數(shù)，式中的變量均只為溫度T、壓力p的函數(shù)，與汽相組成和液相組成均無關(guān)，可以使用P－T－K圖進(jìn)行計(jì)算，簡(jiǎn)稱K值法。6.在一定溫度T(但T<Tc)下，純物質(zhì)的飽和蒸汽壓只可以從諸如Antoine等蒸汽壓方程求得，而不能從已知常數(shù)的狀態(tài)方程（如PR方程）求出，因?yàn)闋顟B(tài)方程有三個(gè)未知數(shù)(P、V、T)中，只給定了溫度T，不可能唯一地確定P和V。（×）因?yàn)榧兾镔|(zhì)的飽和蒸汽壓代表了汽液平衡時(shí)的壓力。由相律知，純物質(zhì)汽液平衡狀態(tài)時(shí)自由度為1，若已知T，其蒸汽壓就確定下來了。已知常數(shù)的狀態(tài)方程中，雖然有P、V、T三個(gè)變量，但有狀態(tài)方程和汽液平衡準(zhǔn)則兩個(gè)方程，所以，就能計(jì)算出一定溫度下的蒸汽壓。）7.混合物汽液相圖中的泡點(diǎn)曲線表示的是飽和汽相，而露點(diǎn)曲線表示的是飽和液相。（×）正好相反8.在一定壓力下，組成相同的混合物的露點(diǎn)溫度和泡點(diǎn)溫度不可能相同。（×）（在共沸點(diǎn)時(shí)相同）9.由（1），（2）兩組分組成的二元混合物，在一定T、P下達(dá)到汽液平衡，液相和汽相組成分別為，若體系加入10mol的組分（1），在相同T、P下使體系重新達(dá)到汽液平衡，此時(shí)汽、液相的組成分別為，則和。（×）（二元汽液平衡系統(tǒng)的自由度是2，在T，P給定的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)就確定下來了。）10.均相混合物的總性質(zhì)與純組分性質(zhì)之間的關(guān)系總是有。（×）（應(yīng)該用偏摩爾性質(zhì)來表示）選擇題（3*5=15）1、Wilson活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式基于（B）。A.無熱溶液理論B.無熱溶液理論及局部組成的概念C.正規(guī)溶液理論2、某流體在穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置內(nèi)經(jīng)歷了一個(gè)不可逆絕熱過程，所產(chǎn)生的功為25kW，試問流體的熵變（A）。A.大于零B.小于零C.可正可負(fù)3、氣體經(jīng)過穩(wěn)流絕熱膨脹，對(duì)外做功，如忽略宏觀動(dòng)能、位能變化，無摩擦損失，則此過程氣體焓值（C）。A.增加B.不變C.減少4、蒸汽動(dòng)力循環(huán)裝置熱力學(xué)分析表明，有效能損失一般主要在（A）。A.鍋爐B.汽輪機(jī)C.冷凝器5、對(duì)理想溶液而言，下列各式不能成立的是（B）。A.B.C.簡(jiǎn)答題（3*10=30）1.寫出穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的一般形式，并對(duì)流體流經(jīng)泵和流經(jīng)換熱器的系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。答：穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達(dá)式為：流體流經(jīng)換熱器傳質(zhì)設(shè)備Ws=0；另外，考慮動(dòng)能項(xiàng)和勢(shì)能項(xiàng)與焓變之間的數(shù)量級(jí)差別，動(dòng)能項(xiàng)和勢(shì)能項(xiàng)可以忽略，即，；因此，穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律可化簡(jiǎn)為： 流體流經(jīng)泵、壓縮機(jī)、透平等設(shè)備在數(shù)量級(jí)的角度上，動(dòng)能項(xiàng)和勢(shì)能項(xiàng)不能與焓變相比較，可以忽略，即，；即： 若這些設(shè)備可視為與環(huán)境絕熱，或傳熱量與所做功的數(shù)值相比可忽略不計(jì)，那么進(jìn)一步可化簡(jiǎn)為： 2.寫出局部組成的概念，并說明Wilson方程適用條件。答：局部組成的概念：在某個(gè)中心分子的近鄰，出現(xiàn)分子和出現(xiàn)分子的幾率不僅與分子的組成和有關(guān)，而且與分子間相互作用的強(qiáng)弱有關(guān)。Wilson方程的突出優(yōu)點(diǎn)是（1）可以準(zhǔn)確地描述極性和非極性混合物的活度系數(shù)，例如它可以很好地回歸烴醇類物系，而用其它方程回歸時(shí)效果卻很差。（2）Wilson方程對(duì)二元溶液是一個(gè)兩參數(shù)方程，且對(duì)多元體系的描述也僅用二元參數(shù)即可。Wilson方程也存在一些缺點(diǎn)，（1）當(dāng)活度系數(shù)小于1時(shí)，Wilson方程有多個(gè)根，在自動(dòng)計(jì)算機(jī)程序中進(jìn)行根的選擇比較困難，（2）而且它不能用于液相分層體系。3.請(qǐng)寫出中低壓下汽液相平衡的關(guān)系式。（其中：液相用活度系數(shù)表示，以Lewis-Randall規(guī)則為基準(zhǔn)；汽相用逸度系數(shù)表示）。答：中低壓下汽液平衡的關(guān)系式為：式中，p為相平衡的壓力；yi為i組份在汽相中的摩爾分率；為i組份在汽相混合物中逸度系數(shù)；pis為相平衡溫度T下純物質(zhì)i的飽和蒸氣壓；為i組份做為純氣體時(shí)，在相平衡溫度T飽和蒸氣壓pis下的逸度系數(shù)；為組份i的活度系數(shù)；xi為i組份在液相中的摩爾分率；Vil為純物質(zhì)i的液相摩爾體積；R是摩爾通用氣體常數(shù)；T是相平衡溫度。計(jì)算題（35分）已知某飽和液體在273K時(shí)，H=0,S=0，飽和蒸氣壓為1.27×105Pa，若求478K，68.9×105Pa時(shí)該物質(zhì)蒸汽的H和S，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出計(jì)算路徑，并畫出圖。解：（1）相應(yīng)的計(jì)算路徑為：478K,68.9×478K,68.9×105Pa飽和蒸氣273K,1.27×105Pa478K,68.9×105Pa理想氣體理想氣體273K,1.27×105Pa飽和液體273K,1.27×105Pa（A）（B）（a）由方程：故：則：（b）分別為T=273K，p＝的剩余焓與剩余熵，則：故：（c）（d）分別為478K、的剩余焓與剩余熵。將各步驟的結(jié)果代入式（A）和（B）即可。某二元溶液，Lewis-Randall規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的超額Gibbs自由能可由下式給出：式中：為常數(shù)，兩純組元逸度分別為和，單位為Pa,,T

：K,求：以Lewis-Randall規(guī)則為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度系數(shù)與的表達(dá)式。以Henry定律為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度系數(shù)與的表達(dá)式。解：（1）由于故：對(duì)于二元混合物，可以使用二元截矩公式計(jì)算活度系數(shù)二元截矩公式為：則：將代入上式，整理得：（2）由活度的定義：因此，以Lewis-Randall規(guī)則為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度系數(shù)與分別為：，則又由于亨利系數(shù)：則：同理可得：則依據(jù)定義式:以Henry定律為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度系數(shù)與的表達(dá)式為：3．低壓下丙酮（1）—乙腈（2）二元體系的汽液平衡中，汽液兩相假定均可視為理想體系，查得丙酮、乙腈的飽和蒸氣壓方程如下：的單位為kPa，T的單位為K。試求：當(dāng)p為85KPa,t為55C，該體系的汽液平衡組成y1,溶液中總組成為z1=0.8，當(dāng)p為85KPa,t為55C，該體系的液相分率以及汽液相組成y1,當(dāng)t為55C，汽相組成y1=0.5時(shí)相平衡壓力與液相組成當(dāng)t為55C，液相組成x1=0.35時(shí)的相平衡壓力與汽相組成解：使用的汽液平衡關(guān)系式為：（1）當(dāng)p為85KPa,t為55（2）當(dāng)p為85KPa,t為55C當(dāng)總組成z1=0.8時(shí)，體系中液相分率由物料平衡得：解得：e＝0.883，即液相分率為0.883。（3）t為55C，故：將已知代入上式，解出：（4）t為55C4．某蒸汽壓縮制冷裝置，采用氨作制冷劑，制冷能力為105kJ/h，蒸發(fā)溫度為－15℃，冷凝溫度為30（1）壓縮單位制冷劑所消耗的功。（2）該制冷裝置所提供的單位制冷量。（3）制冷劑每小時(shí)的循環(huán)量。（4）循環(huán)的制冷系數(shù)。解：由附圖查出各狀態(tài)點(diǎn)的值：(a)狀態(tài)點(diǎn)1：蒸發(fā)溫度為－15℃kJ/kg狀態(tài)點(diǎn)2：由氨的熱力學(xué)圖中找到溫度為30℃時(shí)相應(yīng)的飽和壓力為1.17MPa，在氨的p－